RNA甲基化修飾在真核生物的基因表達調控中發揮着重要作用，其中，N6-甲基腺苷（m6A）是常見于信使RNA中的一種修飾，已被證實廣泛參與基因的複制、轉錄、翻譯，能夠影響細胞的各種生理活動和功能 [1]。此外，m6A的調節異常與各種疾病的發生發展有着十分緊密的關系（如癌症、心血管疾病和神經系統疾病等）。
METTL3-METTL14甲基轉移酶複合物是負責催化m6A的關鍵元件，包括催化亞基METTL3和輔助亞基METTL14,以及多個支架蛋白WTAP、ZC3H13和RBM15等 [2]。其中,METTL3起主要催化功能，METTL14維持結構完整與RNA結合。研究表明， METTL3在多種癌症中異常表達，如：在急性白血病、肝癌、胃癌、肺癌，結直腸癌等。并在多種癌症發揮緻癌因子的作用，是表觀遺傳最熱門的靶點之一 [3]。2021年，英國STORM Therapeutic公司開發了首個METTL3小分子抑制劑STM2457用于白血病的治療，但其在實體瘤中的效果尚不可知 [4]。因此急需開發新型高效的抑制劑。多肽藥物具有高度特異性和良好的安全性，特别是能夠針對傳統認為不可成藥的蛋白蛋白互作區域進行藥物開發，因此開發METTL3多肽抑制劑就具有極大的研究價值。
近日，2003网站太阳集团生命交叉研究院史俊峰和張定校課題組在Angewandte Chemie International Edition發表了一篇題為A Stapled Peptide Inhibitor Targeting the Binding Interface of N6-Adenosine-Methyltransferase Subunits METTL3 and METTL14 for Cancer Therapy的研究論文。該研究基于METTL3-METTL14蛋白結構，設計了靶向METTL3的多肽抑制劑RM3。進一步優化獲得更高活性的訂書肽抑制劑RSM3，該多肽具有廣譜的抑癌特性，能夠殺傷多種METTL3高表達的腫瘤細胞。同時在多種腫瘤模型中，RSM3顯示出優異的抗腫瘤效果。
該論文基于METTL3-METTL14 （PDB: 5IL1[5]）的晶體結構，在蛋白之間的兩個相互作用界面(interface loop，residues 462-479), helix a2，residues 435-447)和一個底物催化中心（residues 534-541）中鑒定和設計了一系列多肽序列，并結合穿膜肽R9用于細胞内遞送。通過體外酶活力測定、細胞存活、親和力測定以及多肽pull down等實驗篩選獲得一段有生物活性的多肽RM3（源于residues 435-447），具有靶向METTL3、抑制METTL3酶催化活性和抑制癌細胞生長遷移等功能。同時，為了保持多肽的a二級結構和提高穩定性，進一步構建了訂書肽化的多肽抑制劑RSM3（A）。
進一步細胞實驗發現，該多肽可有效的降低細胞的mRNA甲基化水平，還能抑制多種癌細胞的生長和引起細胞凋亡，顯示出較強的廣譜抑癌性（B）。機制研究發現多肽抑制劑處理的細胞中METTL3表達量顯著下降（C），推測其可引起METTL3的降解。進一步研究發現，該多肽主要通過蛋白酶體途徑引發METTL3降解，而STM2457并未引起METTL3的蛋白含量下降（D），說明多肽抑制劑RSM3具有不同的作用機制。最終，在小鼠前列腺癌和胰腺癌等腫瘤模型中，RMS3等多肽抑制劑展現出較好的抑瘤能力，并具有較好的安全性（F）。此外，在活體水平RSM3的效果也略優于STM2457。以上結果說明該多肽具有較好的應用潛力。
2003网站太阳集团博士生李增輝和馮宇晴為本論文的共同第一作者，史俊峰和張定校教授為共同通訊作者。據悉，該抑制劑與PD-1聯用還被2024年美國臨床腫瘤學會年會ASCO（全球規模最大的、學術水平最高、最具權威的臨床腫瘤學會議）收錄，這也是湖大首次有工作入選ASCO。
原文鍊接：https://doi.org/10.1002/anie.202402611
參考文獻
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[3] C. Zeng, W. Huang, Y. Li, et al., J. Hematol. Oncol., 13 (2020) 117.
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[5] X. Wang, J. Feng, Y. Xue, et al., Nature, 534 (2016) 575-578.
